Файл: Тарабанов, М. Г. Тепло- и массоперенос в камерах орошения кондиционеров с форсунками распыления учебное пособие.pdf

Рис. 45. Рабочий эскиз форсунки двухстороннего распыления, ре­ комендуемой для камер орошения (кондиционеров•

• Таким образам, использование форсунo ik 7пл2. позволяет значительно снизить затраты мощности на распиливание во­ ды при одинаковой эффективности обработки воздуха. При диаметре сопла 3,0-у3,1 мм это снижение составляет 30%, а при диаметре сопла 5,1-4-5,2 мм — 90,%.

С помощью формул (4.20) и (4.21) ,можно оценить влияние на эффективность обработки воздуха при изоантальпийном увлажнении диаметра сопла форсунок. Выполним сравнение на примере форсунки 7пл2 для dc = 3,l мм и dc = 5,2 мм. Оче­ видно, при равных значениях Кэя и ReB можно записать сле­ дующие выражения:

156

ГЛАВА V

ТИПОВАЯ МЕТОДИКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ КАМЕР ОРОШЕНИЯ С ФОРСУНКАМИ РАСПЫЛЕНИЯ

Для практического применения в камерах орошения кон­ диционеров 'наиболее целесообразны форсунки двухсторонне­ го распыления типа 7пл2, которые мало подвержены засоре­ нию и обеспечивают эффективную обработку воздуха на ре­ жиме иэоэнталытшного 'увлажнения. Такие форсунки, изго­

практически незасоряемыми. В течение более одного года не потребовалось производить ни одной чистки, тогда как при использовании обычных форсунок Кд за год нужно делать в. среднем 12 чисток в каждой камере орошения.

Для принятия решения о внедрении новой конструкции форсунки в производство необходимо иметь данные о тепло­ технической эффективности камер. орошения, оснащенных, ими, на режимах глубокого охлаждения воздуха. Это связа­ но с проведением испытаний в заводских условиях. Ниже из­ ложена схема организации такой работы на примере трех­ рядной камеры орошения Кд2003, установленной на опыт­ ном (производстве Волжского завода синтетического волокна.. Испытания выполнены на действующем кондиционере завода, схема которого приведена на рис. 46.

В испытываемую камеру подается наружный воздух без. какой-либо предварительной тепловой обработки. Забор воз­ духа осуществляется центробежным вентилятором из сильно заглубленного подпольного канала протяженностью около 70 м большого поперечного сечения. Благодаря высокой аккумули­ рующей способности канала температура воздуха во время: каждого опыта поддерживалась практически постоянной; (максимальные колебания не превышали 0,2°С) даже в слу-

158

Рис. 46. Принципиальная схема промышленной экспериментальной установки

чае некоторого изменения параметров наружного воздуха. Расстояние от испытываемой камеры до воздухолриемной шахты примерно 2,5 м, что обеспечило равномерное скорост­ ное поле,' несмотря на поворот воздушного потока на входе. Замеры, выполненные автоматическим крылычатым анемомет­ ром показали, что скорости воздуха в различных точках про­ межуточной секции перед камерой*Ърошения отличается не более, чем на 0,1 м!сек. Расход воздуха определяли путем за­ мера динамического давления на прямом участке воздухово­ да после вентилятора микроманометром типа ММН-250.

Вода к форсункам подается центробежным насосом непо­ средственно от магистрального трубопровода, идущего с холо­ дилиной станции завода. Циркуляционный трубопровод от ка­ меры орошения был отключен. Для распределения воды по трем рядам стояков предусмотрен коллектор диаметром 125 мм. На трубопроводах, идущих к каждому ряду, установ­ лены задвижки. Расход воды определяли по данным предва­ рительной тарировки форсунок при разных давлениях. Тари­ ровку выполняли при работе одновременно всех форсунок каждого ряда отдельно и совместно I—II, II—III и I—III рядов (по ходу воздуха). В качестве мерного бака использо­ вали поддон камеры орошения, в котором была установлена стеклянная трубка для замера уровня воды. Давление воды измеряли образцовым манометром в распределительном .кол­ лекторе. В специальных опытах одновременно определяли

159

'давление непосредственно перед форсунками, •установленны­ ми «а каждом ряду в средине камеры по высоте и ширине. Такие замеры выполнены для всех вариантов включения ря­ дов. Установленная поправка величины давления вводилась затем в последующих расчетах, в частности, при вычислении энергетических коэффициентов.

Для измерения температуры воздуха и воды использовали лабораторные ртутные термометры с ценой деления О,ГС. Начальная температура воздуха по сухому и мокрому термо­ метрам замерялась тремя комплектами термометров в проме­ жуточной секции до входных сепараторов, причем расслое­ ния температур по высоте и ширине секции не наблюдалось. На показания мокрых термометров вводили поправку, учиты­ вающую .скорость воздуха. После камеры орошения темпера­ тура воздуха была несколько различна по высоте и ширине, поэтому замеры производили на прямом участке воздуховода после выхлопа вентилятора. При обработке эксперименталь­ ных данных рассчитывали поправку на нагрев воздуха в вентиляторе. Величину поправки определяли аналитически, проверяя экспериментально при отключенной камере ороше­ ния. Температуру воды определяли в коллекторе перед пода­ чей к форсункам и в сливном трубопроводе у камеры. Тер­ мометры ставили непосредственно в поток воды с помощью ре­ зиновых зажимов. Испытываемая камера орошения, трубо­ проводы и весь кондиционер были покрыты оберточной теп­ лоизоляцией из шлаковаты толщиной 6 мм с последующей штукатуркой по металлической сетке. Это позволило при об­ работке результатов пренебречь потерями тепла и холода.

Основным критерием, для оценки правильности экспери­ мента служил тепловой баланс между количеством тепла, от­ данного воздухом и воспринятого водой. Опыты, в которых не­

7пл2, изготовленными ив капрона. Плотность установки фор­ сунок в опытах — 24 шт/м2. '

1. Эффективность камеры орошения с типовыми односторонними форсунками

Знать эффективность камеры орошения с односторонни­ ми форсунками типа Кд4002-25 необходимо для сопоставле- - ния одно- и двухсторонних форсунок. Одновременно можно

160

выяснить влияние расположения форсунок з дождевом объе­ ме и длины камеры на ее показатели работы.

В 'соответствии с этим опыты проводили с форсунками, имеющими диаметр сопла 54-5,5 мм при постоянной скоро­ сти воздуха, равной 3,0 м/сек во входном сечении камеры. Давление" воды перед форсунками устанавливали в пределах от 0,5 до 2,0 кг!см2. Начальные параметры воздуха и воды из­

водили. В первом .по ходу воздуха ряду направление факелов форсунок было попутньгм, во втором и третьем — встречным.

Для первоначальной обработки экспериментальных дан­ ных были использованы коэффициенты эффективности Е и ЕЛ [11]. Результаты опытов представлены на -рис. 47 и в прило­ жении 1. Для сравнения на рис.' 47 приведены также графи­ ки, построенные по данным Е. Е. Картиса [11] .для одноряд­ ных и двухрядных камер орошения.

Рис. 47. Зависимость коэффициентов эффективности Е и Е' от коэффициента орошения. Графики I и II построены по данным' Е. Е. Kapnaca [11] соответственно для однорядных и двухряд­ ных камер.

О— 1 ряд; □ — II ряд; V — III ряд; Д — I и II ряды;

□— I и III ряды; о — II и III ряды.

161

Как видно, эффективность камеры орошения при работе

..одного ряда форсунок существенно зависит от их расположе­ ния по длине камеры, причем наихудший результат получа­ ется при работе третьего по ходу воздуха ряда. Полученные для этого случая экспериментальные значения коэффициента эффективности Е лишь незначительно отличаются от данных Е. Е. Картиса.

Коэффициенты эффективности при работе первого и вто­ рого рядов форсунок примерно одинаковые, но значительно больше, чем для третьего ряда. Это объясняется тем, что при установке форсунок в первом- и во втором рядах увеличивает­ ся время пребывания капель в дождевом объеме камеры, то есть возрастает суммарная .взвешенная поверхность переноса тепла и массы. По этой же .причине предельные значения ко­ эффициентов эффективности значительно больше полученных -в работе. [11], так как опыты Е. Е. Картиса проводились на камере длиной 1650 мм, а здесь исследована' камера длиной

24*20 мм.

Опыты с двумя работающими рядами форсунок показали, что при всех трех возможных вариантах значения коэффици­ ентов Е й Е'примерно одинаковые и отличаются, от получен­ ных’ Е. Е. Картисом не более чем на 7%.

Важным фактором является то, что эффективность одно­ рядных камер орошения длиной 2420 мм может быть даже несколько больше (при одинаковом коэффициенте орошения), чем двухрядных (рис. 47).

Обработка экспериментальных данных с помощью коэф­ фициентов эффективности не позволяет достаточно объектив­ но выбрать лучший -вариант расположения форсунок и про­ извести сравнение однорядных и -двухрядных камер ороше­ ния, поскольку в этом случае совершенно не учитывается дав­ ление воды перед форсунками.

Поэтому опытные величины были обработаны также с ис­ пользованием чисел единиц переноса явного и полного тепла, представленными -в функциональной зависимости от энерге­ тических /коэффициентов по явному и полному .теплообмену:

162

Результаты опытов приведены на рис. 48, 49 и в прило­ жении 1. Анализ .полученных результатов позволяет уточнить и даже переосмыслить выводы, сделанные на основе использо­ вания коэффициентов эффективности Е и Е'.

Рис. 49. Зависимость NTU от Кэ для камеры орошения с фор­ сунками Кд1002-25; dc= 5,0-^5,5 м м

163

Так, эффективность камеры орошения при работе отдель­ но, первого и второго рядов форсунок в действительности раз­ личная. В первом случае для получения одинакового значе­ ния чисел единиц переноса требуются значительно большие энергетические затраты. Еще хуже результаты получаются при работе третьего по ходу воздуха ряда форсунок.

При действии двух рядов форсунок максимальная эффек­ тивность тепло- и массо-обмена достигается в случае сочета­ ния рядов I—II. При. такой конструктивной компоновке тре­ буется примерно на 30'% .меньше энергетических затрат на об­ работку воздуха, чем при схеме I—III.

Сравнение эффективности однорядных и двухрядных ка­ мер--орошения показывает, что при больших значениях чисел единиц переноса явного и .полного тепла энергетические коэф­ фициенты в случае работы одного среднего или вместе перво­ го и второго рядов форсунок (т. е. и в том и в другом случае лучших вариантов) практически одинаковые. Однако' нужно иметь в виду, что хотя с эксплуатационной точки зрения луч­ ше уменьшить число форсунок, все же следует применять двухрядные камеры орошения, которые теплотехнически бо­ лее универсальны ,и .позволяют получать в летний период хладоноситель с более высокой температурой. В то же время при проектировании камер орошения-целесообразна заранее пре­ дусмотреть возможность отклонения .первого ряда форсунок при снижении тепловой нагрузки на камеру.

Данные результаты используются *для оценки эффектив­ ности кагмер орошения новой типовой -серии Кт. Эти камеры имеют два ряда форсунок .при расстоянии между ними 1200 мм, а общая длина камеры такая же, как у трехрядных камер серии Кд—2420 мм. Таким образом, фактически в но­ вых камерах принята -испытанная схема расположения фор­ сунок I—III, которая . обеспечивает меньшую эффективность обработки воздуха, чем схема I—II. Из рис. 47 видно, что расчет новых камер с помощью коэффициентов эффективности Е и Е' можно вести по-тем же зависимостям, что и камер се­ рии Кд длиной 1800 мм.

Следовательно, конструкция камер -новой серии Кт явля­ ется не вполне целесообразной. Фактически при ее конструи­ ровании не учтены два взаимно ■исключающих друг друга фактора. С -одной стороны, увеличение длины кам-еры должно было бы способствовать повышению эффективности обработ­ ки воздуха, -но, с другой отороны, принятая в -камере схема расположения форсунок не .позволяет полностью использовать

164

объем дождевого пространства. В результате эффективность обработки воздуха в двухрядной камере серии Кт длиной 2420 мм такая, же, как в двухрядных камерах серии Кд дли­ ной 1800 мм. Следовательно, увеличение длины камеры ока­ зывается ненужным, из-за принятой схемы‘расположения фор­ сунок и может быть оправдано лишь в случае схемы I—II.

Представляет интерес сравнение результатов этих опытов с данными.Л. М. Зусмановича [50, 53], обработанными на ос­ нове энергетических коэффициентов. При этом нужно заме­ тить, что в рассматриваемых испытаниях не изучалось дейстг вие на величину NTUHи NTU начальных''параметров взаимо-

действующих сред, а температурный критерий Т0, учитываю­ щий это влияние, изменяется в очень узких пределах от 0,421 до 0,541. В первом приближении, используя данные Е. Е. Карписа [64] и В. Д. Коркина [88], можно принять, что в ука­ занном интервале число единиц переноса явного тепла про­

порционально критерию Т0 в степени 0,2, и представитьрезудьтаты в виде графиков, 'где по оси ординат откладываются значения NTUH/To0’2 (рис. 50). В этом случае разброс опыт­ ных точек несколько уменьшается. На-рис. 50 приведены так­ же экспериментальные данные Л. М. Зусмановича для массо­ вой скорости воздуха 2,3 кг/м2-сек, причем использованы

лишь те опыты, в которых значения критерия К0 лежат в ука­ занной выше области. ,

165